DE3740142A1 - Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung - Google Patents
Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindungInfo
- Publication number
- DE3740142A1 DE3740142A1 DE19873740142 DE3740142A DE3740142A1 DE 3740142 A1 DE3740142 A1 DE 3740142A1 DE 19873740142 DE19873740142 DE 19873740142 DE 3740142 A DE3740142 A DE 3740142A DE 3740142 A1 DE3740142 A1 DE 3740142A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- elevation angle
- function
- elevation
- phase
- phase difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/426—Scanning radar, e.g. 3D radar
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rundsuchradarverfahren, bei
dem außer dem Azimutwinkel und der radialen Entfernung auch
noch der Elevationswinkel eines Zieles, und zwar unter Anwendung
des interferometrischen Prinzips mittels Phasenvergleichs festgestellt
wird.
Übliche Rundsuchradargeräte liefern von einem Ziel als Meßwerte
lediglich den Azimutwinkel und die radiale Entfernung. Die Forderung,
auch eine Höheninformation hinsichtlich des jeweiligen
Zieles zu erhalten, gewinnt aber mehr und mehr an Bedeutung.
Zur Erzielung einer zusätzlichen Höheninformation sind 3D-Radarverfahren
mit zweifach bündelnden Antennen bekannt, z. B. den
sogenannten Stacked-Beam-Antennensystemen. In diesem Zusammenhang
wird auf das "Radar-Handbook" von M. I. Skolnik, MacGraw-
Hill Book Company, 1970, Seiten 22-1 bis 22-5 hingewiesen. Bei
derartigen 3D-Radarverfahren wird der gesamte interessierende
Elevationsbereich von mehreren stark gebündelten Antennendiagrammen
abgedeckt. Dies bedingt zunächst neben der horizontalen
Antennenausdehnung zur Bündelung im Azimut auch eine entsprechende
Antennenausdehnung in der Vertikalen zur Erzielung der
Elevationsbündelung. Darüber hinaus wird für jede Antennenkeule
auch eine eigene Auswertung erforderlich, um den gesamten Elevationsbereich
abzudecken. Neben einem hohen Flächenbedarf und
einem großen mechanischen Aufwand für das Antennensystem hat
ein solches mehrkeuliges 3D-Radarverfahren somit auch den Nachteil
langer Datenerneuerungsraten wegen der hohen Zahl der abzutastenden
Raumelemente.
Zur Höhenfindung läßt sich grundsätzlich auch das sogenannte
Interferometerverfahren anwenden, bei dem die Empfangssignale
zweier in der Höhe versetzt zueinander angeordneter Antennen
Laufzeitunterschiede aufweisen, die in den beiden Empfangskanälen
zu elektrischen Phasendifferenzen führen, aus denen dann
der Elevationswinkel des Zieles bestimmt werden kann. Sind die
beiden Empfangskanalsignale gleichphasig, so ist das Antennensystem
auf das Ziel ausgerichtet. Im Zusammenhang mit einem
derartigen Phasenvergleich wird auf die Seiten 22-16 bis 22-18
des bereits erwähnten Buches von M. I. Skolnik hingewiesen.
Aufgrund der Tatsache, daß die elektrische Phasenwinkeldifferenz
nur bis 360° eindeutig meßbar ist, wird diese Art der
Elevationswinkelmessung entweder ungenau und eindeutig, nämlich
dann, wenn die Abstände der Empfangsantennen verhältnismäßig
klein sind, oder genau und mehrdeutig, nämlich dann, wenn die
Antennenabstände ziemlich groß sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rundsuchradarverfahren mit
Höhenfindung zu schaffen, bei dem zum einen die Nachteile der
3D-Radarverfahren mit zweifach bündelnden Antennensystemen
vermieden sind, sich zum anderen aber bei einer hohen Meßgenauigkeit
eine eindeutige Elevationswinkelmessung eines
erfaßten Zieles durchführen läßt.
Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Rundsuchradarverfahren
der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß zur Elevationswinkelfindung drei von einem Sendefächerstrahl
räumlich überdeckte Fächerstrahlen mit jeweils
scharfer Azimutbündelung und schwächerer Elevationsbündelung
mittels dreier übereinander angeordneter Empfangseinzelantennen
gleichzeitig erzeugt werden, daß eine erste Empfangssignal-
Phasendifferenz zwischen der oberen und der unteren Empfangseinzelantenne
und eine zweite Empfangssignal-Phasendifferenz
zwischen der oberen oder unteren und der mittleren Empfangseinzelantennen
ermittelt werden, und daß die Abstände zwischen
den Empfangseinzelantennen und damit auch die aufgrund der
regelmäßigen Wiederholungen nach 2 π periodischen und sägezahnförmigen
Funktionen jeweils zwischen der ersten bzw. der
zweiten Phasendifferenz einerseits und dem Elevationswinkel
andererseits so gewählt sind, daß sich über den zu erfassenden
Elevationswinkelbereich aufgrund der beiden Phasendifferenzmeßwerte
eines empfangenen Zielechos jeweils eine eindeutige Elevationswinkelzuordnung
bezüglich dieses Zieles ergibt. Möglich
ist somit die Kombination aus einer eindeutigen Grobmessung des
Zielelevationswinkels aufgrund des im zu erfassenden Elevationswinkelbereich
nur einmal vorhandenen Phasendifferenzwertes
bei kleinem Antennenabstand und einer mehrdeutigen Feinmessung
des Zielelevationswinkels aufgrund eines im zu erfassenden
Elevationswinkelbereich mehrmals vorhandenen Phasendifferenzwertes
bei größerem Abstand der Empfangseinzelantennen.
In diesem Zusammenhang wird auf das bereits angesprochene Buch
von M.I. Skolnik, Seiten 32-13 bis 32-17, insbesondere Seiten
32-16 und 32-17, hingewiesen, aus dem ein CW-Satelliten-
Ortungssystem bekannt ist, bei dem (Fig. 13) ebenfalls das
Interferometerprinzip angewandt wird. Hierbei liegen auf der
Empfangsseite mehrere Antennen mit unterschiedlichen Abständen
zueinander nebeneinander, und es erfolgt durch Phasenvergleich
der über die Antennen empfangenen Signale eine unterschiedlich
feine Winkelmessung der Satellitenposition. Die Mehrdeutigkeiten
werden hierbei mittels aufeinanderfolgender, jeweils gröber
werdender Messungen beseitigt. Es handelt sich hierbei allerdings
nicht um ein Rundsuchradarverfahren, bei dem außer dem
Azimutwinkel und der radialen Entfernung auch noch der Elevationswinkel
bestimmt werden soll.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die
Funktion zwischen der zweiten Phasendifferenz und dem Elevationswinkel
über den eindeutig zu erfassenden Elevationswinkelbereich
genau a periodische Sägezähne auf, wobei a ganzzahlig
ist und mindestens 2 beträgt. Die Funktion zwischen der ersten
Phasendifferenz und dem Elevationswinkel über den gleichen Elevationswinkelbereich
beträgt hierbei genau b periodische Sägezähne,
wobei b ganzzahlig und ein nicht ganzzahliges Vielfaches
von a mit dem Multiplikationsfaktor n ist. Es werden also hierbei
zwei mehrdeutige Messungen vorgenommen, die aus rein mechanisch-
konstruktiven Gründen zweckmäßig sind, weil sich bei
einer kleinen Gesamtausdehnung der Antennenanordnung dann alle
Einzelantennen ohne weiteres in einer linearen, die Speisung
erleichternden Reihe anordnen lassen. Eine eindeutige Grobmessung
erfordert nämlich bei einem größeren Elevationswinkelerfassungsbereich
einen sehr kleinen Abstand zwischen zwei
Empfangseinzelantennen, was eine Anordnung aller Einzelantennen
in einer Reihe, d. h. zum Beispiel ohne seitlichen Versatz oder ohne
besondere Strahlermodifikation, oft unmöglich macht.
Zur Erzielung eines Eindeutigkeitskriteriums wird die die a
Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich
aufweisende Funktion durch Multiplikation mit dem Faktor n auf
die gleiche Steilheit wie die die b Sägezähne über den eindeutig
zu erfassenden Elevationsbereich aufweisende Funktion gebracht.
Von der sich durch die Multiplikation ergebenden
Funktion wird dann die Funktion mit den b Sägezähnen subtrahiert,
so daß sich in allen b Elevationswinkelbereichen jeweils
ein diskreter, eindeutiger und konstanter Phasenwert ergibt.
Diese unterschiedlichen, diskreten Phasenwerte werden dann
nämlich als kennzeichnende Größen für jeweils einen der
Elevationswinkelbereiche herangezogen. In vorteilhafter Weise
werden die Werte a und b dabei so gewählt, daß sich den b
Elevationswinkelbereichen zugeordnete, diskrete Phasenwerte
ergeben, die zueinander einen Verwechslungen ausschließenden
Sicherheitsabstand aufweisen.
Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden im folgenden
anhand von sechs Figuren erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer Interferometer-
Anordnung zur Höhenfindung,
Fig. 2 in einem Diagramm die Abhängigkeit eines Zielelevationswinkels
von einem mit der Anordnung nach Fig. 1 gemessenen
Phasenunterschied, wobei der Abstand zwischen den
Empfangseinzelantennen kleiner als die Wellenlänge ist,
Fig. 3 in einem Diagramm die Abhängigkeit eines Zielelevationswinkels
von einem mit der Anordnung nach Fig. 1 gemessenen
Phasenunterschied, wobei der Abstand zwischen den
Empfangseinzelantennen ein Mehrfaches einer Wellenlänge
ist,
Fig. 4 in einer Schnittdarstellung eine Interferometer-
Antennenanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach
der Erfindung,
Fig. 5 zwei Funktionen jeweils zwischen den Phasendifferenzwerten
und dem Zielelevationswinkel, gültig für die
Antennenanordnung nach Fig. 4,
Fig. 6 untereinander mehrere Funktionen zwischen Phasendifferenzwerten
und dem Elevationswinkel, ebenfalls
gültig für die Interferometer-Antennenanordnung nach
Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine Antennenanordnung, anhand deren im folgenden
das Interferometerverfahren zur Höhenfindung dem Prinzip nach
erläutert wird. Die Anordnung besteht aus zwei gleichen, vertikal
übereinander angeordneten Empfangseinzelantennen 1 und 2
mit gleichen Elevationsdiagrammen, die den gesamten zu erfassenden
Elevationsbereich abdecken. Abhängig von den Elevationswinkel
e, unter dem das Radarechosignal A auf die beiden Antennen
1 und 2 trifft, entsteht ein geringer Laufzeitunterschied.
Dieser wird umgesetzt in einen entsprechenden Phasenunterschied
Δϕ, zwischen den beiden Antennenspannungen U 1
und U 2, welche durch das empfangene Echosignal A erzeugt werden.
Hierbei gelten folgende drei Gleichungen, wobei λ die
Wellenlänge, d der Abstand zwischen den beiden Antennen 1 und 2
und Δ1 der Gangunterschied zwischen den beiden an den Antennen
1 und 2 ankommenden Wellenzügen ist.
U 1 = A (1)
U 2 = A · e-j Δϕ (2)
Δϕ = 2 π · Δ1 = 2 π · · sin ε (3)
Durch die Auswertung dieses Phasenunterschiedes Δϕ kann man
den Elevationswinkel ε bestimmen, aus dem ein Radarechosignal
A empfangen wurde. Dazu dient die nachfolgende Gleichung:
Eine notwendige, aber bei zwei Antennen 1 und 2 noch nicht
hinreichende Bedingung für die Zulässigkeit dieser Auswertung
ist die folgende Gleichung:
| U 1 | = | U 2 | (5)
Unter den Annahmen der Fig. 1 ist dies immer gegeben.
Je größer man den Abstand d der beiden Antennen 1 und 2 wählt,
um so genauer wird die Bestimmung des Elevationswinkels
eines Ziels bei gegebener Phasenmeßgenauigkeit. Grenzen sind
der Erhöhung des Abstandes d durch die Mehrdeutigkeit der
Phasenmessung mit 360° gegeben. Der maximale Abstand d für eine
eindeutige Elevationsbestimmung ist durch die Elevationsbündelung
der verwendeten Antennen 1 und 2 bestimmt. Für einen
Elevationswinkelbereich von 90° ist diese Grenze bei einem Abstand
d der beiden Antennen 1 und 2 von einer Wellenlänge erreicht.
Um einen gewissen Sicherheitsabstand für Meßfehler zu erhalten
und da bei erhöhten Standorten auch negative Elevationswinkel
ε vorkommen können, liegt die praktische Grenze für eine
eindeutige Elevationswinkelbestimmung noch darunter, nämlich
etwa bei 0,75 Wellenlängen.
Für einen derartigen Abstand ist in Fig. 2 die Zuordnung des
Elevationswinkels ε zum gemessenen Phasenunterschied Δϕ dargestellt.
Die Meßgenauigkeit ist für den gesamten Elevationswinkelbereich
annähernd gleich, abgesehen von dem Bereich zwischen
60°- und 90°-Elevation, für den eine verminderte Meßgenauigkeit
gilt. Diese Verhältnisse bleiben auch bei anderen
Interferometer-Abständen erhalten.
Erhöht man den vertikalen Abstand d der beiden Antennen 1 und 2
über diesen Grenzabstand hinaus, so ergibt die Bestimmung des
Zielelevationswinkels mehrere mögliche Winkel. In Fig. 3 sind
die Verhältnisse bei einem Abstand d von drei Wellenlängen
λ dargestellt. Die Struktur dieser Mehrdeutigkeiten ist derartig,
daß die möglichen Höhen eines Zieles äquidistant sind.
Für ein in 60 km Entfernung aufgefaßtes Ziel in niedriger Höhe
und bei einem Interferometer-Abstand d von drei Wellenlängen
ergeben sich drei falsche mögliche Standorte, erstens in einer
Höhe von 20 km und einer Entfernung von ca. 57 km, zweitens in
einer Höhe von 40 km und in einer Entfernung von 40 km und
drittens in einer Höhe von 60 km direkt über dem Radargerät.
Für die falschen Standorte ergeben sich darüber hinaus charakteristische,
lineare Veränderungen der Höhe mit der Entfernung
bei konstanter Flughöhe.
Fig. 4 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Interferometer-
Antennenanordnung zur Durchführung des Rundsuchradarverfahrens
mit Höhenfindung nach der Erfindung. Die Antennenanordnung
weist eine Sendeantenne 4 auf, über die ein Radarsendesignal
in einem Fächerstrahl in den zu überwachenden Raum abgegeben
wird. Über der Sendeantenne 4 sind zwei Empfangseinzelantennen
1 und 3 angeordnet, wogegen unter der Sendeantenne 4 nur
eine einzige Empfangseinzelantenne 2 liegt. Sämtliche Antennen
1 bis 4 sind als Hornstrahlerantennen ausgebildet. Die drei
Empfangseinzelantennen 1, 2 und 3 sind ebenfalls Fächerstrahlantennen
mit jeweils scharfer Azimutbündelung und schwächerer
Elevationsbündelung. Der Sendefächerstrahl überdeckt dabei
räumlich die Fächerstrahlen der drei Empfangseinzelantennen 1,
2 und 3. Die Fächerstrahlen der Empfangseinzelantennen 1, 2 und
3 werden gleichzeitig erzeugt. Der Abstand d₁₂ zwischen den
Empfangseinzelantennen 1 und 2 beträgt das 3,5fache des Abstandes
d₁₃ zwischen den Empfangseinzelantennen 1 und 3. Die
Abstände zwischen der Sendeantenne 4 und den Empfangseinzelantennen
1 bis 3 gehen in die Messung nicht ein. Insgesamt läßt
sich feststellen, daß durch das Verfahren nach der Erfindung
eine hinsichtlich des Aufbaus sehr kompakte Antennenanordnung
realisierbar ist.
Fig. 5 zeigt untereinander Darstellungen der Funktion von mit
der Antenne nach Fig. 4 gemessenen Phasendifferenzen d₂₁
bzw. ϕ₃₁ und dem Elevationswinkel ε. Die obere Darstellung
zeigt Phasendifferenzen ϕ₂₁ zwischen den Empfangseinzelantennen
1 und 2, die untere Darstellung dagegen Phasendifferenzen
ϕ₃₁ der von den Antennen 1 und 3 gleichzeitig
empfangenen Signale. Der Elevationswinkelbereich, in dem der
Elevationswinkel ε aufgrund der Phasendifferenzmessungen der
Phasendifferenzen ϕ₂₁ und ϕ₃₁ eindeutig ermittelt werden
soll, ist in Fig. 5 mit E bezeichnet. Über den zu erfassenden
Elevationswinkelbereich E ergeben sich somit sieben sägezahnförmige,
jeweils von 0 bis 360° reichende Perioden von Phasendifferenzen
ϕ₂₁. Zwischen den Empfangseinzelantennen 1 und 3
ergeben sich über den Bereich E lediglich zwei sägezahnförmige,
jeweils von 0 bis 360° reichende Perioden von Phasendifferenzen
ϕ₃₁. Bei der Phasendifferenzfunktion ϕ₂₁ bestehen somit
b = 7 Mehrdeutigkeiten, wogegen bei der Phasendifferenzfunktion
ϕ₃₁ nur a = 2 Mehrdeutigkeiten über den Bereich E vorliegen.
Die unten in Fig. 5 dargestellte Funktion zwischen der Phasendifferenz
ϕ₃₁ und dem Elevationswinkel ε über den eindeutig
zu erfassenden Elevationswinkelbereich E weist somit genau
a periodische Sägezähne auf, wobei a ganzzahlig ist und mindestens
2 beträgt. Im dargestellten Beispiel hat a den Wert 2.
Die oben in Fig. 5 dargestellte Funktion zwischen der Phasendifferenz
d₂₁ und dem Elevationswinkel ε über den
gleichen Elevationswinkelbereich E weist genau b periodische
Sägezähne auf, wobei b ganzzahlig ist und ein nicht ganzzahliges
Vielfaches von a mit dem Multiplikationsfaktor n ist. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel hat b den Wert 7 und der
Multiplikationsfaktor n den Wert 3,5.
Fig. 6 zeigt untereinander vier verschiedene Funktionsdarstellungen,
wobei jeweils an der Ordinate Phasenwerte und an
der Abszisse die Elevationswinkel ε aufgetragen sind. Diese
Darstellungen in Fig. 6 dienen zur Erläuterung, wie beim Verfahren
nach der Erfindung ein Eindeutigkeitskriterium für den
korrekten Elevationswinkel ε des jeweils erfaßten Zieles
erzielt werden kann. Der eindeutig zu erfassende Elevationswinkelbereich
E entspricht demjenigen nach Fig. 5. Es wird auch
hier die Antennenanordnung zugrunde gelegt, die in Fig. 4
dargestellt ist. Die oberen beiden Funktionsabläufe in Fig. 6
entsprechen denjenigen in Fig. 5 voll und ganz, so daß an
dieser Stelle keine Erläuterung mehr erfolgen muß. Der dritte
Funktionsablauf von oben ergibt sich durch Multiplikation der
die a = 2 Sägezähne über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich
E aufweisenden Funktion (zweiter Funktionsablauf
von oben in Fig. 6) durch Multiplikation mit dem Faktor
n = 3,5. Dadurch wird die Funktion der Phasendifferenz ϕ₃₁
in Abhängigkeit vom Elevationswinkel auf die gleiche Steilheit
gebracht wie die die b = 7 Sägezähne über den eindeutig zu
erfassenden Elevationswinkelbereich E aufweisende Funktion
(ganz oben in Fig. 6 dargestellter Funktionsablauf der
Phasendifferenz ϕ₂₁). Von der sich durch die Multiplikation
ergebenden Funktion, die in Fig. 6 als dritte von oben
dargestellt ist, wird die ganz oben in Fig. 6 dargestellte
Funktion mit den b = 7 Sägezähnen subtrahiert. Für alle b = 7
Elevationswinkelbereiche E 1 bis E 7 ergibt sich somit - wie Fig. 6
ganz unten zeigt - jeweils ein diskreter, eindeutiger und
konstanter Phasenwert. Diese Phasenwerte sind mit ϕ d1 bis
ϕ d7 bezeichnet. Diese unterschiedlichen, diskreten
Phasenwerte ϕ d1 bis ϕ d7 werden als kennzeichnende Größe für
jeweils einen der b = 7 Elevationswinkelbereiche E 1 bis E 7
herangezogen. Für den Elevationswinkelbereich E 4 sind ein positiver
Phasenwert ϕ d41 und ein negativer Phasenwert ϕ d42
kennzeichnend.
Die Werte a und b, im ausgeführten Beispiel sind das die Werte
2 und 7, sind so gewählt, daß sich den b Elevationswinkelbereichen,
im Beispiel sind das die sieben Elevationswinkelbereiche
E 1 bis E 7, zugeordnete diskrete Phasenwerte ergeben,
die zueinander einen Verwechslungen ausschließenden Sicherheitsabstand
S aufweisen. Im Beispiel beträgt der Sicherheitsabstand
S etwa f/2.
Das geschilderte vorteilhafte Auswerteverfahren mit zwei mehrdeutigen
Phasendifferenzmessungen gestattet somit erst die Verwendung
der in Fig. 1 gezeigten, kompakten und mechanisch-konstruktiv
einfach aufgebauten Antennenanordnung, bei der alle
Einzelantennen leicht speisbar in einer senkrechten Reihe liegen.
Dabei wird trotz allem eine eindeutige Bestimmung des
Zielelevationswinkels erreicht, und zwar mit jener hohen Genauigkeit,
die der Phasendifferenzmessung zwischen den
Empfangssignalen der am weitesten auseinanderliegenden
Empfangseinzelantennen entspricht.
Bezugszeichenliste
A = Radarechosignal
ε = Elevationswinkel
1, 2, 3 = Empfangseinzelantenne
4 = Sendeantenne
Δϕ = Phasenunterschied
U 1 = Antennenspannung
U 2 = Antennenspannung
Δ 1 = Gangunterschied
λ = Wellenlänge
d₁₂ = Abstand
d₁₃ = Abstand
d = Abstand
ϕ₂₁, ϕ₃₁ = Phasendifferenzen
E = eindeutiger Elevationswinkelbereich
a, b = Zahl der Mehrdeutigkeiten
n = Multiplikationsfaktor
E 1 bis E 7 = Elevationswinkelbereiche
ϕ d1 bis ϕ d7 = diskrete Phasenwerte
S = Sicherheitsabstand
ε = Elevationswinkel
1, 2, 3 = Empfangseinzelantenne
4 = Sendeantenne
Δϕ = Phasenunterschied
U 1 = Antennenspannung
U 2 = Antennenspannung
Δ 1 = Gangunterschied
λ = Wellenlänge
d₁₂ = Abstand
d₁₃ = Abstand
d = Abstand
ϕ₂₁, ϕ₃₁ = Phasendifferenzen
E = eindeutiger Elevationswinkelbereich
a, b = Zahl der Mehrdeutigkeiten
n = Multiplikationsfaktor
E 1 bis E 7 = Elevationswinkelbereiche
ϕ d1 bis ϕ d7 = diskrete Phasenwerte
S = Sicherheitsabstand
Claims (4)
1. Rundsuchradarverfahren, bei dem außer dem Azimutwinkel und
der radialen Entfernung auch noch der Elevationswinkel eines
Zieles, und zwar unter Anwendung des interferometrischen Prinzips
mittels Phasenvergleichs festgestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Elevationswinkelfindung drei von einem Sendefächerstrahl
räumlich überdeckte Fächerstrahlen mit jeweils scharfer Azimutbündelung
und schwächerer Elevationsbündelung mittels dreier
übereinander angeordneter Empfangseinzelantennen gleichzeitig
erzeugt werden, daß eine erste Empfangssignal-Phasendifferenz
(ϕ₂₁) zwischen der oberen und der unteren Empfangseinzelantenne
und eine zweite Empfangssignal-Phasendifferenz (ϕ₃₁)
zwischen der oberen oder unteren und der mittleren Empfangseinzelantenne
ermittelt werden, und daß die Abstände zwischen
den Empfangseinzelantennen und damit auch die aufgrund der
regelmäßigen Wiederholungen nach 2 π periodischen und
sägezahnförmigen Funktionen jeweils zwischen der ersten bzw.
der zweiten Phasendifferenz (ϕ₂₁ bzw. ϕ₃₁) einerseits und
dem Elevationswinkel (ε) andererseits so gewählt sind, daß
sich über den zu erfassenden Elevationswinkelbereich (E)
aufgrund der beiden Phasendifferenzmeßwerte eines empfangenen
Zielechos jeweils eine eindeutige Elevationswinkelzuordnung
bezüglich dieses Zieles ergibt.
2. Rundsuchradarverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Funktion zwischen der zweiten Phasendifferenz (ϕ₃₁) und
dem Elevationswinkel (ε) über den eindeutig zu erfassenden
Elevationswinkelbereich (E) genau a periodische Sägezähne aufweist,
wobei a ganzzahlig ist und mindestens 2 beträgt, und daß
die Funktion zwischen der ersten Phasendifferenz (ϕ₂₁) und
dem Elevationswinkel (ε) über den gleichen Elevationswinkelbereich
(E) genau b periodische Sägezähne aufweist, wobei b
ganzzahlig und ein nicht ganzzahliges Vielfaches von a mit dem
Multiplikationsfaktor n ist.
3. Rundsuchradarverfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erzielung eines Eindeutigkeitskriteriums die die a Sägezähne
über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich (E)
aufweisende Funktion (ϕ₃₁ = f (ε)) durch Multiplikation mit
dem Faktor n auf die gleiche Steilheit wie die die b Sägezähne
über den eindeutig zu erfassenden Elevationsbereich (E) aufweisende
Funktion (ϕ₂₁ = f (ε)) gebracht wird, daß von der sich
durch die Multiplikation ergebenden Funktion die Funktion mit
den b Sägezähnen substrahiert wird, so daß sich für alle b
Elevationswinkelbereiche (E 1 bis E 8) jeweils ein diskreter,
eindeutiger und konstanter Phasenwert (ϕ d1 bis ϕ d7) ergibt, und
daß diese unterschiedlichen, diskreten Phasenwerte als kennzeichnende
Größen für jeweils einen der b Elevationswinkelbereiche
herangezogen werden.
4. Rundsuchradarverfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Werte a und b so gewählt sind, daß sich den b Elevationswinkelbereichen
(E 1 bis E 7) zugeordnete, diskrete Phasenwerte
(ϕ d1 bis ϕ d7) ergeben, die zueinander einen Verwechslungen
ausschließenden Sicherheitsabstand (S) aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873740142 DE3740142A1 (de) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873740142 DE3740142A1 (de) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3740142A1 true DE3740142A1 (de) | 1989-06-08 |
DE3740142C2 DE3740142C2 (de) | 1992-02-06 |
Family
ID=6341362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873740142 Granted DE3740142A1 (de) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | Rundsuchradarverfahren mit hoehenfindung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3740142A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0699923A1 (de) * | 1994-08-08 | 1996-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Radargerät |
WO1997020229A1 (de) * | 1995-11-24 | 1997-06-05 | Robert Bosch Gmbh | Radarsystem, insbesondere kraftfahrzeug-radarsystem |
WO2006028877A2 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | The Boeing Company | Radar system and method for determining the height of an object |
US7626536B1 (en) * | 2004-04-28 | 2009-12-01 | Mark Resources, Inc. | Non-scanning radar for detecting and tracking targets |
EP2172788A1 (de) * | 2008-10-03 | 2010-04-07 | Honeywell International Inc. | Radarsystem zur Hindernisvermeidung |
US7898462B2 (en) | 2008-10-03 | 2011-03-01 | Honeywell International Inc. | Multi-sector radar sensor |
US8416123B1 (en) | 2010-01-06 | 2013-04-09 | Mark Resources, Inc. | Radar system for continuous tracking of multiple objects |
US8477063B2 (en) | 2008-10-03 | 2013-07-02 | Honeywell International Inc. | System and method for obstacle detection and warning |
US20220043107A1 (en) * | 2019-04-22 | 2022-02-10 | Bitsensing Inc. | Radar and antenna apparatus built in radar |
-
1987
- 1987-11-26 DE DE19873740142 patent/DE3740142A1/de active Granted
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
M.I. Introduction to Radar Systems. New York: McGraw-Hill Book Company, 1980, S. 545/546 * |
S. 32-13 bis 32-17 * |
SKOLNIK * |
SKOLNIK, M.I.: Radar-Handbook New York: McGraw- Hill Book Company, 1970, S. 22-1 bis 22-5, S. 22-16 bis S. 22-19 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0699923A1 (de) * | 1994-08-08 | 1996-03-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Radargerät |
WO1997020229A1 (de) * | 1995-11-24 | 1997-06-05 | Robert Bosch Gmbh | Radarsystem, insbesondere kraftfahrzeug-radarsystem |
US7626536B1 (en) * | 2004-04-28 | 2009-12-01 | Mark Resources, Inc. | Non-scanning radar for detecting and tracking targets |
WO2006028877A2 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | The Boeing Company | Radar system and method for determining the height of an object |
WO2006028877A3 (en) * | 2004-09-01 | 2006-04-27 | Boeing Co | Radar system and method for determining the height of an object |
US7167126B2 (en) * | 2004-09-01 | 2007-01-23 | The Boeing Company | Radar system and method for determining the height of an object |
EP2172788A1 (de) * | 2008-10-03 | 2010-04-07 | Honeywell International Inc. | Radarsystem zur Hindernisvermeidung |
US7868817B2 (en) | 2008-10-03 | 2011-01-11 | Honeywell International Inc. | Radar system for obstacle avoidance |
US7898462B2 (en) | 2008-10-03 | 2011-03-01 | Honeywell International Inc. | Multi-sector radar sensor |
US8477063B2 (en) | 2008-10-03 | 2013-07-02 | Honeywell International Inc. | System and method for obstacle detection and warning |
US8416123B1 (en) | 2010-01-06 | 2013-04-09 | Mark Resources, Inc. | Radar system for continuous tracking of multiple objects |
US20220043107A1 (en) * | 2019-04-22 | 2022-02-10 | Bitsensing Inc. | Radar and antenna apparatus built in radar |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3740142C2 (de) | 1992-02-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1628140B1 (de) | Interferometrische Monopuls-Empfangsantenne mit verbesserter Nebenkeulenunterdrückung | |
EP2018577B1 (de) | Hochauflösendes synthetik-apertur-seitensicht-radarsystem mittels digital beamforming | |
DE102005062031B4 (de) | Hochauflösende Synthetik-Apertur-Radarvorrichtung | |
DE809568C (de) | Einrichtung zum Abtasten eines vorbestimmten Raumes mit einem Zeichenstrahl | |
DE102016224900A1 (de) | MIMO-Radarsensor für Kraftfahrzeuge | |
EP3803454B1 (de) | Synthetik-apertur-radarverfahren und synthetik-apertur-radarvorrichtung | |
EP1637902A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur interferometrischen Radarmessung | |
EP1315979B1 (de) | Verfahren zur bestimmung eines drehwinkels oder abstandes durch auswertung von phasenmesswerten | |
DE2143140A1 (de) | Einrichtung zur bestimmung der wahren winkellage eines zielobjektes relativ zu einem bezugsort | |
DE3740142C2 (de) | ||
DE2941525C2 (de) | ||
DE19748604B4 (de) | Verfahren zur Bestimmung eines Seiten- und/oder eines Höhenwinkels bei einem mehrstrahligen Radarsystem sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP3740782A1 (de) | Fmcw-radarsensor | |
DE3808983A1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung einer mehrzahl von akustischen energiespektren | |
DE19844239C1 (de) | Verfahren zur genauen Winkelbestimmung von Zielen mittels eines Mehrfachantennen-Radarsystems | |
DE3207382C2 (de) | Abtastender Laserentfernungsmesser | |
DE3637655C2 (de) | ||
EP2722686A1 (de) | Interferometrisches SAR-System | |
DE2929254C2 (de) | Antennensystem zur Peilung einer Mikrowellen-Signalquelle | |
DE2103580B1 (de) | Verfahren zur Richtungsbestimmung | |
DE102018206670B3 (de) | Synthetik-Apertur-Radarverfahren zur Fernerkundung der Erdoberfläche und Synthetik-Apertur-Radarvorrichtung | |
DE1948162C3 (de) | ||
DE2230630C (de) | Funknavigationssystem zur Elevationsmessung nach dem Phasendifferenzverfahren | |
DE1923351C (de) | Verfahren zur Bestimmung der Einfalls richtung elektromagnetischer Schwingungen aufgrund des Phasenunterschiedes zweier raumlich getrennter Antennen mit Anordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens | |
DE2543313C3 (de) | Flugzeug-Dopplernavigations-Radarantenne |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |